工作原理

空气中的主要成分是氮和氧,利用环境温度下,空气中氮气和氧气在沸石分子筛(zMs)上的吸附性能不同(氧气能通过而氮气被吸附),设计适当的工艺过程,而使氮和氢分离制取的氧气。氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强(氮和分子筛表面离子的作用力强),当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时,氮气被分子筛吸附,氧气因吸附较少,在气相中得到富集并流出吸附床,使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后,停止通空气并降低吸附床的压力,分子筛吸附的氮气便 可以解吸出来,分子筛得到再生并可重复利用。两个以上的吸附床轮流切换工作,便可连续生产出氧气。

氧气和氮气的沸点接近,两者很难分离,一起在气相得到富集。因此变压吸附制氧装置通常智能获得浓度为90%~95%的氧气(氧的极限浓度为95.6%，其余为氩气)又称富氧。与深冷空分装置相比,后者能制成99.5%以上浓度的氧气。

装置工艺

VPSA制氧装置主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成。原料空气经吸入口过滤器除掉灰尘颗粒后,被罗茨鼓风机增压至0.3-0.5barg而进入其中一只吸附器内。吸附器内装填吸附剂,其中水分、二氧化碳及少量其它气体组分在吸附器入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附,随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附。而氧气(包括氩气)为非吸附组分从吸附器顶部出口处作为产品气排至氧气平衡罐。

当该吸附器吸附到一定程度,其中的吸附剂将达到饱和状态,此时通过切换阀利用真空泵对之进行抽真空(与吸附方向相反),真空度为0.65-075barg。已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它气体组分被抽出并排至大气,吸附剂得到再生。

技术特点

制氧规模10000m3/h以下,制氢电耗更低,投资更小;

土建工程量小,装置安装周期比深冷装置短;

装置运行和维护费用低;

装置运行自动化程度高,开停车方便快捷,操作人员少;

装置运行稳定性强,安全性高;

操作简单,主要部件均选用国际厂家;

采用制氧分子筛,性能,使用寿命长;

操作弹性强(负荷性,装换速度快)。

技术指标

产品规模:100-10000Nm3/h

氧气纯度:≥90%~94%时,折合为纯氧的电耗(有用功率)为032-0.37kwh/Nm

氧气压力:≤20Kpa(可增压)

年开功率:≥95%